直流モーターにかける電圧を上げると、モーターの回転数が上がるってどんな理屈？

次の動画を見ていてそんな疑問を感じました。

電圧を上げると、オモチャのサルの動きが速くなると言うことはモーターの回転数が上がってるということですね。

オモチャを動かすギアなどの負荷がありますが、電池２本で３Ｖの電圧で動かしていると普通の動き。
でも、電圧を上げるとモーターのトルクが上がるので、回転する力が増すことで同じ負荷でも動きが速くなると言う解釈で良いの？

それとも、交流モーターが周波数で回答数を変えるみたいに、直流モーターって電圧に応じて回転数が調節できたりするの？

私、一応、理系ですが、知識が化学の方向に偏ってます。
電気に詳しい方、分かりやすく教えてもらえませんか。

No.7 ベストアンサー 回答者： tknakamuri 回答日時： 2023/04/05 18:45

>交流モーターが周波数で回答数を変えるみたいに、

＞直流モーターって電圧に応じて回転数が調節できたりするの？

こちらの方が近い。

直流モータはその逆起電力(モータの発電電圧)が
単位時間当たりの回転数に比例します。

モータへの入力電圧と逆起電力に差があると
モータのコイルの電気抵抗は小さいため
大きな電流が流れます。
直流モーターの加速トルクが大きいのは
このためです。

トルクは電流で決まり、電流は入力電圧と逆起電力の「差」で
決まります。入力電圧だけではトルクは決まりません。

モーターへの負荷が小さい場合、
モーターの単位時間当たりの回転数は
事実上加えた電圧で決まります。
入力電圧と逆起電力が釣り合ったところで
回転数は安定します。

No.6 回答者： xs200 回答日時： 2023/04/03 20:56

電圧を高くする -> 電流が多く流れる -> トルクが増す -> モーターが加速する -> 逆起電力が大きくなる -> つりあったところで回転数が安定する

直流モーターは電圧で回転数を制御できます

No.5 回答者： sumbody 回答日時： 2023/04/03 08:59

＞直流モーターにかける電圧を上げると、モーターの回転数が上がるって

＞電圧を上げるとモーターのトルクが上がるので、回転する力が増すことで
＞同じ負荷でも動きが速くなると言う解釈で

そういうことです。
トルクが上がるということは
負荷に対抗する力が強くなり素早く回転できる、結果回転速度が上がる。

＞直流モーターって電圧に応じて回転数が調節できたりするの？
「予定の回転速度にする」という意味ですよね。
できます。
ただし「電圧と回転速度が比例」などという単純な関係でなく
軸受けの摩擦とか空気抵抗とか負荷とか絡んできて
計算式では非実用的でもあるので
回転速度を検出するセンサを使い電圧を上下するという
フィードバック制御することになります。

当然調整可能範囲は有限です。

No.4 回答者： tateisu 回答日時： 2023/04/03 08:18

注射器に水入れて強く押す（圧掛ける）といっぱい水が出る感じ。

圧掛けるとそれだけたくさんのエネルギーが発生するんだよう。

同じ圧でも押したり押さなかったりを瞬間的に繰り返すと、見せか半分の力で押してるように見えたりする。

小さいモータならボリューム抵抗で圧減らしても良いし、PWMっていう高速オンオフで見せかけて電圧減らしてもイイ。

No.3 回答者： kenshiron 回答日時： 2023/04/03 07:33

厳密には色々考えないといけないですが、大まかには、モーター含めた配線全体には抵抗があり、電圧を上げるとオームの法則で電流が比例して大きくなります。

流れる電流が大きくなると、磁界の強さが増します。モーターは磁力により回るので、回転数に反映されます。

No.2 回答者： lv4u 回答日時： 2023/04/03 06:34

直流モーターの場合、電源電圧が上がると、原理的には、モーター側でその電圧とつりあうように、回転速度が上がると思っています。

実際には、モーターにかかる負荷の大きさで、計算どおりの回転数よりも小さくなるでしょうけど。
トルクに関しては、わかりません。

ですので、電圧を変えれば、回転数は調整できます。

ただ、ラジコンの自動車や飛行機は、直流のモーターにかかる電圧を変えるよりも、電圧一定で、モータに加わる電圧のパルス波形の時間を可変にして
いるようです。
また、高価なモデルは、直流ブラシレスモーターが利用されているみたいです。
原理的には、交流モーターと同様に、モータに加える周波数を電子回路を使って変えることで回転数を変えているそうです。

No.1 回答者： mimon01 回答日時： 2023/04/03 06:32

直流モータの場合、電流が流れて仕事するために必要な電圧と、逆起電力という回転に伴い発生する電圧との合計が、印加される電圧とバランスする回転速度で回ります。

仮に、負荷のトルクがゼロだった場合には、逆起電力部分だけになりますので、回転速度と電圧とが比例します。